UPS:一文圖解以太坊發展路線

以下內容改編自4月9日(周五)的演講

本文講的是通往以太坊的未來之路。Eth2開發者團隊將當前的以太坊稱為“eth1”，也就是現在我們所熟知的PoW鏈。而未來的以太坊既不是eth1，也不是eth2，而是...以太坊：

讓我們來梳理一下現在的以太坊：

圖：當前以太坊(eth1鏈)的運作方式

用戶想要做一些事情(“進行交易”)，因此將其交易發送給礦工，礦工把它們打包成塊并添加至一條不斷增長的鏈中。礦工運行PoW共識機制，以決定誰來添加下一個區塊，并執行區塊中的交易，以確保交易是有效的。

圖：PoS機制代替PoW機制

PoW也不全是糟糕的，但我需要一個吸引人的題目

PoW需要大量硬件運行密集的計算，造成了過高的能量消耗。我們并不會像大多數加密貨幣批評者那樣談論資源浪費(他們通常的說辭是“為什么我們要用一種消耗國家資源的支付系統”？)，我們所倡導的是，既然我們能夠以相對較小的消耗去做同樣的事情，那我們就應該這樣做。

所以我們選擇向PoS過渡，僅用一個小型服務器代替大量的挖礦設備，用驗證者代替礦工。

斯諾登將參加10月比特幣阿姆斯特丹大會:金色財經報道，愛德華·斯諾登 (Edward Snowden) 宣布將參加比特幣阿姆斯特丹（Bitcoin Amsterdam）大會，據悉他將發表 45 分鐘長的在線演講并參加問答緩解，本次大會將于 2023 年 10 月 12 日至 13 日在阿姆斯特丹 Westergas 舉行，也是歐洲地區規模最大的比特幣會議。（Bitcoin Magazine）[2023/8/5 16:19:32]

圖：如果他們沒有做好第二步的驗證工作，他們將會損失資產

那第二步是怎樣運作的？驗證者到底在驗證什么？

圖：將以太坊的活動分為兩部分(共識層和執行層)

共識層確保每個人就某個正確的數據達成一致。而執行層實際上會解釋這些數據，使其有意義。“數據”即與區塊鏈任何形式的交互，如，部署一個合約、在交易所進行交易、發送支付交易等等...

區塊鏈的核心是在鏈中添加新的區塊。當有新的區塊添加時，該區塊之前的狀態會向區塊后的狀態遷移。這個狀態匯總了從區塊0到N的所有數據。

例如，如果該狀態保存著記錄Alice和Bob余額的賬本，而新區塊包含了Bob向Alice支付10代幣的記錄，那么這個新區塊被添加至區塊鏈之后，狀態將會記錄新的余額信息。“StateafterblockN1”(區塊N1之后的狀態)那個圖中右邊的虛線斑點就代表著添加了新區塊之后的變化，這時可能會修改現有狀態(例如，Alice和Bob的余額)，或創建新的狀態(部署一個新的合約，或將Carol添加到賬本...)

Crypto Finance與Figment合作為機構客戶提供加密質押服務:金色財經報道，Crypto Finance宣布與基礎設施提供商Figment建立戰略合作伙伴關系，以擴大其協議擔保產品。該合作伙伴關系將Crypto Finance的完全集成平臺與Figment的完整股權架構相結合，為機構提供購買、存儲、管理和入股ETH和其他數字資產。[2023/7/25 15:58:04]

第一步將共識層與執行層解耦；第二步從PoW向PoS轉移

Rollups和eth2主要為了解決上圖計劃中的第一點：去除共識層與執行層的相關性。那么這項工作的進展如何？

圖：第一步已完成

自2020年12月以來，我們同時擁有著兩條鏈在進行：

第一條，是PoS-共識鏈(又名，信標鏈)

第二條，是我們可靠的PoW-共識執行鏈(又名，eth1)

他們同時運行，但他們也可以相互通訊。但是，目前還沒有實現這種功能...

圖：如何成為一名驗證者

想要成為PoS-共識的驗證者，PoW-共識執行鏈上的用戶需要在存款合約中鎖定32ETH，這會自動轉移到PoS-共識鏈中。一旦驗證者被激活，他們就可以開始驗證工作和獲取獎勵了。

BAYC地板價跌至41.69ETH，24小時跌幅達9%:5月10日消息，據OpenSea數據，Bored Ape Yacht Club系列NFT地板價跌至41.69ETH，24小時跌幅達9%。[2023/5/11 14:55:39]

圖：合并

這種無法通訊的情況希望不會持續太久。“合并”將PoS-共識鏈和PoW-共識執行鏈永久地橋接起來，也就是說驗證者可以為執行層生產區塊。合并后，我們擁有兩種鏈：

PoS-共識鏈

一條基于PoS的執行鏈(即“eth1”鏈)

合并之后，PoS-共識鏈的驗證者將能夠贖回以及提現他們的質押存款和獎勵，并將其發送回到基于PoS的執行鏈中。

因此我們需要從PoW環境中轉向完全成熟的PoS環境。但是請注意，這一轉變并沒有怎么提高區塊鏈的帶寬(一個區塊打包多少執行交易)，這是分片要解決的問題。在此之前，讓我們來討論一下，當我們只有一條執行鏈時，有哪些方法可以提高執行的可擴展性。

圖：將執行放在鏈下；將數據放在鏈上

(顏色總結：共識=紫色，執行=綠色，數據=黃色)

西太平洋合眾銀行跌幅擴大至28.78%:金色財經報道，西太平洋合眾銀行跌幅擴大至28.78%，再次觸發熔斷。[2023/5/2 14:38:51]

說到rollups，這是眾多可用的擴容解決方案之一，但從協議設計的角度來看，這種解決方案可能提供了最優的折衷方案。這種方案的想法很簡單：通過將數據存儲在鏈上(這些數據用于重建狀態轉移的執行)來綜合地處理狀態轉換，并且將狀態的執行放到鏈下。如果有人不同意執行的結果，或者有人一開始就忘記執行，數據就在鏈上供所有人使用(可以重新計算)，這是完全無需許可的！

更準確地說，執行所需的數據(交易輸入)與其載體(交易)分離，并以節省空間的方式“捆綁”起來。同時，rollups在執行鏈(eth1)之外運行，提交并執行數據。

圖：已有幾個rollups方案部署，還要更多正在研發中

用戶需要往執行鏈("eth1")上的rollup合約質押一筆資產，才能夠進入到rollup里，用戶可以在里面進行交易。完成之后，用戶可以將資產從rollup中轉回到執行鏈中。

Rollups的替代方案是什么？大家看一下上圖，讓我們來假設一下，如果我們用一串串平行的紅色來代替那些垂直的黃色鏈會怎樣？比如說，如果我們復制了幾條eth1鏈，然后它們之間并排運行會怎么樣？

以太坊合并前的最后一個區塊被用于鑄造NFT項目Vanity Blocks中的“The Last POW Block”:9月15日消息，以太坊在合并前的最后一個區塊（區塊高度15537393）僅包含一筆交易，該交易用于鑄造NFT項目VanityBlocks中的“The Last POW Block”，成本約為30ETH（48618美元）。該NFT在OpenSea上一小時前出價為10ETH。[2022/9/15 6:58:47]

這里的問題是如何處理并行運行的多個執行鏈。如果某條鏈上發生了什么事情，而其他人需要知道怎么辦呢？這是分片面臨的一個非常棘手的問題，或者說對于在多個鏈中執行的方案來說都需要克服的問題。

"Rollups之間并沒什么不同"，讀者可能這么認為，本質上來說這沒什么錯。但是當你想要從一個rollup轉到另一個rollup上進行交易時，同樣棘手的問題又出現了。然而，關鍵在于，現在已經存在幾種rollup設計了，并且這些解決方案的可探索空間仍非常廣泛。既然如此，為什么不讓rollups先進行試驗，然后再引入一種協議級別的方法呢？

這讓我們來到了...

圖：使用分片來存儲rollup發布的數據

讀者應該聽說過區塊空間不足的事吧？Rollups確實需要發布它們的數據，但是eth1區塊空間十分稀缺！而且，就像我們所討論過的，跨分片是非常難的。那為了解決這個問題，我們可以用分片來保存rollup需要發布的數據。屆時很可能會有64個分片，即現在可用帶寬的64倍。而且一個分片區塊可能會比eth1鏈區塊當前能夠容納更多的數據量。

我需要強調一下，這并不意味著我們將永遠排除執行分片這個方案。以rollup為中心的以太坊路線圖是我們中短期的發展目標，直到我們找到更好的加密基元，以保證能夠實現跨多條鏈的執行分片。這個方案很吸引人，需要團隊很多人花費很長的時間去研究。與此同時，我們可以使用rollups。

圖：每個rollup都有自己的執行環境

這方面還有很多工作要做！首先我們不要忘記，“合并”和“數據分片”都是非常復雜的工作，需要多個團隊同時從事其中一項或兩項工作。但在rollup方面，也仍有一些有趣的問題有待探索，我僅列出了一部分：

實現用戶和rollups之間的大規模遷移是一個很酷的概念。如果用戶有足夠多的公共交通工具令其往返Layer1?(eth1)和Layer2(rollups)，那么為什么還要自己開車往返呢？這非常不經濟。

如果用戶覺得可以在另外一個rollup上做一些更酷的東西(ta所在的rollup是沒有的)，難道ta一定得先提現至L1，然后再從L1中存款進這個rollup中嗎？這未免太浪費了。

對于當前的鏈上操作來說，rollups極大地提高了網絡帶寬，這是毫無疑問的。但是rollups仍不是用戶所期望的無限高速公路那樣。仍有很多人想要在rollups上做很多事情，有時甚至是同時做的！因此rollups將不可避免地面臨擁堵問題，但與L1這個尤其擁堵的市場不同(很快就會上線1559了)，rollups的可探索空間更加廣泛。

說到擁堵問題，雖然這更特定于協議層面，但是我們還將看到EIP-1559扮演交通警察的角色，來規定每個數據分片上發布多少數據，確保驗證者可以處理這個數據量。如果讀者覺得eth1上運行EIP-1559很酷，那么請期待屆時會在64條分片鏈上同時運行1559。那么，rollups應該在哪里發布它們的數據呢？是僅發布在單個分片上，使數據僅在該分片上可獲取？還是說發布在多個分片上，這樣就可以受益于計劃推出的“錯開分片區塊生產”(shardstaggering)方案？這個方案由Vitalik提出，即分片輪流出塊，這樣發布數據時，距離新區塊的生成時間為幾百毫秒以內，這對于需要“快速敲定”的應用來說是理想選擇。

特此感謝DannyRyan和SachaSaint-Leger的建議。

我聽說PoW不是一種共識算法，但我認為如果使其定義超載了，將其描述為共識機制是沒有問題的。

PhiGo在推特寫道，合并后(PoW退出以太坊)不一定就可以提取質押存款。的確，目前合并計劃更專注于合并部分，而“提款”問題是一項獨立但相關的研究工作。

來源|?barnabe.substack.com

作者|?BarnabéMonnot

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